Cálculo aerodinámico de los parámetros de la chimenea de la sala de calderas.

La chimenea es una parte integral de un sistema único, que incluye una instalación generadora de calor, conductos y conductos. Una chimenea proporciona dispersión en la atmósfera de emisiones nocivas contenidas en los gases de combustión. El cálculo aerodinámico de los parámetros de la chimenea de la sala de calderas debe realizarse para que el sistema realice sus funciones de manera efectiva y no represente una amenaza para la salud humana.

La elección de una tubería para una sala de calderas y su instalación se llevan a cabo solo de acuerdo con los resultados de los cálculos preliminares, para los que se utilizan fórmulas especiales o programas informáticos.

¿Cómo es el cálculo de los parámetros de la chimenea de la sala de calderas utilizando programas informáticos?

El cálculo aerodinámico de la chimenea para una sala de calderas industrial es un proceso muy complejo y problemático. Actualmente, dichos cálculos se realizan utilizando diferentes programas informáticos que tienen en cuenta muchas condiciones de funcionamiento del equipo. Los cálculos tienen como objetivo garantizar que, a la carga máxima de la sala de calderas, la emisión de los residuos de combustión del combustible procesado pase libremente por la tubería para su posterior eliminación en el espacio atmosférico. Mediante el cálculo por computadora, es posible determinar de manera confiable el rendimiento mínimo de las chimeneas. Los errores en la realización de tales cálculos son extremadamente indeseables, ya que pueden provocar una acumulación peligrosa de gases.

El cálculo de la chimenea mediante un programa informático implica la introducción en el sistema de los indicadores declarados relacionados con:

• a la caldera de energía;
• temperatura del gas de salida indicada en el pasaporte. Si estos datos no están disponibles, se acostumbra usar un valor de 200º C;
• temperatura exterior. Para encender la calefacción, puede alcanzar + 8º С, suministro de agua caliente - + 20º С;
• Eficiencia de calderas de este tipo. En ausencia de estos datos contenidos en el pasaporte del equipo, el cálculo se realiza con un valor igual a 0.92;
• relación de masa de aire en exceso para la mecha. Si no se proporcionan datos, entonces usan el indicador 1.4;
• tipo de combustible;
• la longitud de las chimeneas que provienen del equipo de caldera;
• el material usado para hacer la chimenea;
• temperatura ambiente;
• la forma de la chimenea;
• el tamaño de la chimenea, etc.

El tipo de tubería y sus dimensiones dependen del tipo de caldera y su potencia.

Después de ingresar todos los datos, el programa de computadora realiza el cálculo de la tracción natural (tracción). Si resulta que ocurren grandes pérdidas, es necesario hacer cambios en el diseño relacionados con su forma, diámetro, altura.

Indicadores para el cálculo aerodinámico práctico de la chimenea.

Las chimeneas de las salas de calderas y las casas privadas con una caldera de combustible sólido (chimeneas) requieren un cálculo cuidadoso teniendo en cuenta una serie de indicadores:

• características climáticas de la zona;
• el terreno y el tipo de suelo sobre el que se está construyendo el edificio;
• actividad sísmica regional;
• velocidades del viento y tasas de precipitación, así como valores críticos;
• tipo de horno de mampostería;
• vibraciones dinámicas de equipos;
• el material con el que se construirá la chimenea y su expansión térmica;
• tipo de combustible, su transferencia de calor;
• características técnicas inherentes a la caldera;
• temperaturas de salida del gas.

Usando tales datos, puede calcular:

• altura de la estructura;
• diámetro óptimo;
• la masa permisible que puede tener la chimenea construida y, por lo tanto, elija un material adecuado para la disposición de la estructura.

Los resultados del cálculo determinarán el diámetro de la futura chimenea, su altura y peso.

La altura y el rendimiento calculados adecuadamente, la selección de formas y materiales contribuirá a la tracción natural, proporcionando una buena transferencia de calor. El cálculo correcto se ve facilitado por la participación de especialistas profesionales. La manifestación de negligencia dará como resultado errores estructurales, debido a lo cual:

• las superficies internas estarán expuestas a una sedimentación excesiva de hollín y cenizas;
• la sección transversal interna disminuirá gradualmente, lo que conducirá a un debilitamiento de la tracción y la penetración de formaciones de monóxido de carbono en el interior;
• aumentará la posibilidad de ignición de resinas acumuladas y la deformación de la tubería causada por cambios de temperatura;
• aumentará el riesgo de incendio.

Chimenea para una sala de calderas: diseño y tipos (tipos)

El cálculo de la altura de la chimenea de la sala de calderas y sus otros parámetros es imposible sin tener en cuenta las características de su diseño, compuesto:

• fundamento y apoyo;
• salida de gas;
• aislamiento térmico;
• protección anticorrosiva;
• El dispositivo que introduce los conductos.

Para la instalación de la chimenea, se utilizan tubos de ladrillo, cerámica, galvanizado o inoxidable.

Los gases de combustión, enfriados en un dispositivo de limpieza - depurador, hasta 60º C, se limpian en absorbentes y se emiten a la atmósfera.

Para la construcción de chimeneas se pueden utilizar:

• ladrillo. La estructura de ladrillo instalada por un fabricante de estufas profesional prácticamente no acumula hollín. Es inherente a la suficiente seguridad contra incendios, resistencia mecánica y capacidad térmica. Debido a la destrucción del ladrillo por las reacciones que ocurren cuando los óxidos de azufre depositados en las paredes entran en contacto con el agua, el uso de estructuras de ladrillo ha disminuido drásticamente;
• acero. Le permite simular la configuración de la tubería. Durará unos diez años, siempre que se utilice combustible con bajo contenido de azufre;
• cerámica. Es estable a la influencia del condensado, difiere en la resistencia al fuego. Pero la construcción, pesada con varillas de metal, se caracteriza por una excesiva masa, lo que dificulta la instalación.;
• polímeros Se utilizan para la instalación en géiseres y en una sala de calderas con una temperatura no superior a 250ºC.

Dependiendo de las características de la estructura de soporte, las chimeneas pueden ser:

• autoportante, hecho de tubos sándwich. Se montan fácilmente en techos con fijación dentro del edificio y, si es necesario, se transportan, pero tienen limitaciones significativas en el uso: en términos de temperatura (350º C), carga de nieve y viento, nivel de agresividad química de los productos de combustión;
• columnado. Es posible instalar una estructura de acero de barril múltiple con un diámetro de hasta tres metros cuando se conecta a varias calderas;
• (sobre) frente. El diseño se considera el más económico, ya que no requiere una base sólida y el uso de elementos de carga, y el uso de módulos proporciona facilidad de reemplazo;
• granja. Se usan, por regla general, en áreas con mayor actividad sísmica;
• masted. El uso de tirantes de acero proporciona estabilidad adicional a la torre de soporte de tres a cuatro mástiles con chimeneas unidas.

Las tuberías altas están sujetas a la carga del viento, por lo que debe cuidar la fijación adicional

Como calcular la altura de la chimenea

La exactitud del cálculo de la altura de la chimenea afecta la eficiencia de la unidad de calentamiento, expresada en el logro de la cantidad requerida de tiro natural. Según los estándares establecidos por SNiP, la altura no puede ser inferior a cinco metros. El descuido de esta indicación conduce a una caída en el nivel de tracción natural y al funcionamiento ineficiente del sistema de calefacción. Al colocar la tubería demasiado alta, también reduciremos el tiro natural, porque el humo que pasa a través de un canal demasiado alargado se enfriará y se moverá a una velocidad descendente. Los cálculos incorrectos conducen a la turbulencia del aire y a los problemas asociados con el área de remanso del viento. Fuertes ráfagas de vientos pueden incluso extinguir el fuego en el horno.

Los cálculos realizados durante la construcción de la construcción industrial son muy complejos e implican la introducción de una gran cantidad de indicadores diferentes. Al determinar la altura de la chimenea para un objeto de construcción privada, es aconsejable observar las siguientes recomendaciones:

• la longitud debe ser de al menos cinco metros en el segmento que conecta la base y el punto más alto. Con esta longitud, se garantiza suficiente seguridad contra incendios;
• una chimenea montada en un techo plano debe elevarse sobre su superficie al menos medio metro;
• Al instalar una chimenea en un techo inclinado, se instala una tubería ubicada a una distancia de menos de un metro y medio de la cresta, medio metro por encima de ella. Obligatorio en este caso es el fortalecimiento adicional de la estructura mediante estrías para aumentar la estabilidad, de lo contrario, puede ser dañado por fuertes ráfagas de viento. A una distancia de hasta tres metros de la cresta, la tubería se instala a la misma altura. Si la distancia excede los tres metros, entonces el ángulo entre la línea horizontal de la cresta del techo y la línea virtual dibujada entre la cresta y el corte superior de la chimenea debe ser de 10º;
• la distancia entre la chimenea y los árboles y edificios altos debe ser superior a dos metros;
• si el material del techo es combustible, entonces la altura de la chimenea debe aumentarse más de medio metro;
• en un techo de varios niveles con diferencias de elevación al calcular, confíe en la altura de la cresta;
• cuando la sala de calderas se encuentra en la extensión, la cabeza de la tubería debe elevarse por encima de la zona de soporte del viento ubicada en el espacio definido por la línea trazada en un ángulo de 45 ° desde la parte superior de la casa hasta el suelo.

Si el material del techo no tiene propiedades refractarias, se debe aumentar la longitud de la parte exterior de la chimenea.

La documentación suministrada con el equipo de calefacción contiene los valores de los parámetros que afectan la selección de la altura de la chimenea.

La realización de los cálculos está asociada con el uso de la fórmula:

Hmin = √A * Mi * F / (Spdk * Sfi * √V * T)

Esta fórmula prevé el uso de los siguientes parámetros: A - coeficiente que caracteriza la situación meteorológica regional; Masas de formaciones de gas que pasan por la chimenea por unidad de tiempo; F - velocidad de sedimentación de partículas formadas durante la combustión; Spdki y Sfi: indicadores que reflejan el nivel de concentración de sustancias que contienen gases de combustión; V es el volumen de gas; T es la diferencia en la temperatura del aire cuando ingresa a la tubería y cuando sale de ella.

¿Cómo se calcula el diámetro de la chimenea?

La determinación del diámetro requerido de la chimenea se realiza para calcular el tiro. Con la potencia conocida de la unidad de calefacción, puede confiar en las recomendaciones según las cuales:

• si la potencia es inferior a 3,5 kW, una chimenea con una sección transversal de 0,14x0,14 m será suficiente;
• a una potencia de cuatro a cinco kW, una sección transversal de 0.14 x 0.2 m será óptima;
• con una potencia de cinco a siete kW - 0.14x0.27 m.

El cálculo de la sección transversal de la chimenea requiere los siguientes datos:

• La cantidad de combustible consumido en una hora (la información está contenida en el pasaporte del equipo). Este parámetro se considera el principal;
• indicadores de temperatura del gas que ingresa a la tubería (también datos del pasaporte, aproximadamente 150-200º C);
• alturas de chimenea;
• la velocidad del gas en la tubería, generalmente tomada como 2 m / s;
• proyecto natural, tomado, como regla general, para 4Pa.

No es difícil calcularlo multiplicando la altura de la chimenea por la diferencia en las densidades del aire atmosférico y los gases de combustión.

Puedes usar esta fórmula:

d2 = 4V / πW, en el que:

d2 es el valor deseado del área de la sección transversal; V es el volumen de gas; W es la velocidad del gas en la tubería.

La fórmula para calcular el diámetro:

S = m / ρw, en el que:

S es el área de la sección transversal; m es la cantidad de combustible consumido durante la hora; ρ es la densidad de gases en la chimenea. Como regla general, simplificando los cálculos, se toma como igual a la densidad del aire; w es la velocidad del gas en la chimenea. En los casos en que el diámetro de la chimenea debe determinarse con alta precisión, es mejor recurrir a la ayuda de especialistas con las calificaciones necesarias. Para equipar una chimenea para la propiedad de una casa privada, será suficiente cumplir con las recomendaciones de la naturaleza más general.

El cálculo aerodinámico de la chimenea, realizado con bastante habilidad, permite contar con el funcionamiento exitoso a largo plazo del sistema de calefacción. Habiendo logrado una buena tracción natural y un alto rendimiento, no puede preocuparse de que la chimenea se obstruya con hollín y requiera reparación. Los cálculos realizados correctamente determinarán la operación del equipo de caldera en total conformidad con los estándares ambientales. Se logrará una combinación de dos factores, asegurando una existencia que cumpla con los estándares de la civilización moderna: una temperatura confortable en habitaciones con calefacción y la ausencia de daños al medio ambiente y la salud humana.